兆易创新600MHz高性能MCU在聚沃科技双网口通信开发板的应用方案

在当前智能化快速发展的背景下，嵌入式应用对系统性能以及通信可靠性的要求越来越高。聚沃科技推出的双网口通信开发板采用兆易创新600MHz高性能MCU，具备强大的运算能力和稳定的双网口设计，能够很好地满足工业制造、医疗设备、智慧交通等对通信可靠性要求极高的场景。下面，让我们来一起了解这款开发板的主要特点。

一、旗舰级硬件配置

GD32H759IMK6作为主控芯片，BGA176封装，主频高达600MHz

内置大容量存储3840KB Flash和1024KB SRAM

外扩存储芯片32MB SRAM和32MB GD25Q256 NOR Flash

GD30LD1000和GD30LD1002提供板载供电

接口资源丰富，包含两路独立以太网接口/SRAM/NOR Flash/USB接囗/SWD+USART接口/多路串口/CAN接口/扩展IO等

软件开发资源丰富，包括提供基于FreeRTOS的双网口通信开发例程

<提供软件开发资源截图>

1、代码架构介绍

在进行软件代码介绍之前首先为读者介绍本例程代码整体架构，使读者能够从整理了解代码框架以及如何阅读及使用。

如图所示，本例程主要包含以下文件夹，具体每个文件夹的功能说明如表所示。

如下表所示，GD32H7xx_Peripherals为MCU底层固件库集合，是将MCU所有的外设进行初步封装的函数集，该驱动文件为GD官方提供的驱动文件，也是最底层的封装库函数文件；在此基础上，聚沃针对本开发版使用的主要外设，包括exmc、ADC、DAC、串口、DMA等再次进行驱动封装，形成MCU_Driver文件夹，该文件夹内容主要为底层固件库的二次封装，供BSP使用；在driver层的基础上，针对本开发板使用的硬件资源进行初始化及应用操作封装，包括SRAM、四路串口、ADC、DAC、TIMER、SPI Flash等，进而应用层可直接调用bsp层函数进行硬件资源操作；其他第三方驱动文件包括文件系统、LWIP协议栈、FreeRTOS操作系统等也在对应的文件夹中进行实现。

表11 代码架构文件夹说明

文件夹	功能说明
Application	应用层文件实现
GD32H7xx_Peripherals	GD32H7底层固件库集合
FreeRTOS	FreeRTOS操作系统文件集合
CMSIS	CMSIS系统文件（主要为系统时钟配置文件）
Startup	启动文件
BSP_Driver	BSP硬件资源驱动抽象文件
MCU_Driver	MCU底层外设驱动抽象文件
FATFS	FATFS文件系统文件集合
Lwip	LWIP驱动文件集合
Lwip_port	LWIP_Port驱动文件集合
tftp	Tftp文件传输协议文件集合
lfs	Litefs文件系统文件集合

2、主函数流程介绍

本例程主函数代码如下所示，在主函数中，首先将中断优先级分组分配为4位抢占0位次优先级，也即是本例程可支持16级抢占优先级，不支持次优先级，之后采用xTaskCreate创建init_task任务，创建任务后执行vTaskStartScheduler()开启操作系统任务调度器。

intmain(void)
{
/* configure 4 bits pre-emption priority */
nvic_priority_group_set(NVIC_PRIGROUP_PRE4_SUB0);
/* init task */
xTaskCreate(init_task,"INIT", configMINIMAL_STACK_SIZE *2,NULL,INIT_TASK_PRIO,NULL);
/* start scheduler */
vTaskStartScheduler();
while(1) {
}
}

init_task初始化任务函数代码如下所示，在该任务函数中，首先进行部分外设初始化，包括MPU初始化、驱动初始化、LED初始化、创建操作系统信号量、以太网模块初始化、LWIP堆栈初始化等，之后分别创建四个串口通信测试任务（FOUR_UART_test）、SRAM擦写测试任务（SRAM_test）、SPI NorFlash以及文件系统测试任务（FATFS_SPINOR_test）、Timer定时修改DAC输出码值测试任务（TIMER_DAC_test）、以及ADC采样测试任务（ADC_test），之后通过FileSystemInit进行网络文件传输初始化配置。

相关任务的功能实现以及使用测试将在后续章节进行介绍。

voidinit_task(void*pvParameters)
{
/* enable the CPU Cache */
// cache_enable();
/* configure the MPU */
//mpu1_config();
driver_init();
bsp_led_init(&LED1);//初始化LED1，用于定时器定时验证
/* create a binary semaphore. */
binary_semaphore =xSemaphoreCreateBinary();
/* configure ethernet (GPIOs, clocks, MAC, DMA) */
enet_system_setup();
/* initilaize the LwIP stack */
lwip_stack_init();
#ifdefUSE_DHCP
/* start DHCP client */
xTaskCreate(dhcp_task,"DHCP", configMINIMAL_STACK_SIZE *2,NULL, DHCP_TASK_PRIO,NULL);
#endif/* USE_DHCP */
xTaskCreate(FOUR_UART_test,"FOUR_UART_TEST", configMINIMAL_STACK_SIZE*2,NULL, UART_TASK_PRIO,NULL);
xTaskCreate(SRAM_test,"SRAM_TEST", configMINIMAL_STACK_SIZE*2,NULL, SRAM_TASK_PRIO,NULL);
xTaskCreate(FATFS_SPINOR_test,"FATFS_SPINOR_TEST", configMINIMAL_STACK_SIZE*4,NULL, FATFS_TASK_PRIO,NULL);
xTaskCreate(TIMER_DAC_test,"TIMER_DAC_TEST", configMINIMAL_STACK_SIZE*2,NULL, TIMER_DAC_TASK_PRIO,NULL);
xTaskCreate(ADC_test,"ADC_TEST", configMINIMAL_STACK_SIZE*2,NULL, ADC_TASK_PRIO,NULL);
FileSystemInit();
for( ;; ){
vTaskDelete(NULL);
}
}

二、双网口设计的三大优势

网络故障容错：当一个网口出现故障或网络链路中断时，另一个网口可以立即接管数据传输任务，确保设备与网络的连接不中断，保证系统的稳定运行。

持续稳定通信：对于一些需要长时间连续运行的设备，如服务器、网络存储设备等，双网口提供了冗余的网络路径，能够避免因单点网络故障而导致的服务中断，提高了系统的可用性和稳定性。

流量分担：当设备需要处理大量网络数据时，双网口可以将数据流量分散到两个网络链路上，实现负载均衡。例如，在视频监控系统中，多个摄像头的视频数据可以通过双网口同时传输，减轻单个网口的负担，提高数据传输效率，避免网络拥塞。

三、典型场景应用方案

远程监控与数据采集：工业物联网中的远程监控设备，如M120E以太网远程I/O无线数据采集模块。其嵌入式32位高性能微处理器MCU集成2路工业10/100M自适应以太网模块，通过双网口可同时连接到工厂内部网络和外部互联网。一方面将采集到的现场设备运行数据、环境参数等上传到工厂内部的监控系统，另一方面通过互联网将数据传输到远程监控中心，方便工程师随时随地进行监控和管理，且在网络出现故障时，双网口可实现冗余备份，确保数据传输不中断。

智能交通信号控制：在城市交通路口的信号控制机中，采用双网口的MCU。一个网口连接到交通管理部门的中心控制系统，接收交通流量数据、实时路况信息以及控制指令等，另一个网口连接到路口的各个交通信号灯、车辆检测器等设备，实现对交通信号灯的精确控制，根据实时交通流量动态调整信号灯时长，优化交通流，提高道路通行效率。

轨道交通车辆控制：在地铁、高铁等轨道交通车辆中，双网口的MCU用于车辆的控制系统。一个网口与车辆的列车网络连接，实现车辆之间的通信和协同控制，如牵引、制动等系统的协调工作；另一个网口连接到地面的运维网络，方便车辆在运行过程中实时上传车辆的状态信息、故障数据等，以便地面运维人员及时掌握车辆情况，进行预防性维护和故障处理。

综上所述，聚沃科技双网口通信开发板集成了兆易创新MCU、模拟芯片和存储芯片，具备高算力、大存储和双网口设计等特点。该产品已成功应用于工业制造和智慧交通等领域，为行业用户提供了可靠的硬件解决方案。相信这类高性能通信设备将在更多应用场景中发挥重要作用。